Статьи по системам теплоизоляции (утеплению) фасадов и зданий, фасадным краскам, штукатуркам, эмалям, лакам, лазурям Tex-color

Теплоизоляция утепление фасадов, эмали лаки краски, декоративные и минеральные штукатурки, грунтовки, шпаклевки, лазури

О КОМПАНИИ

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ

МАТЕРИАЛЫ

СТАТЬИ

ГЛАВНАЯ / КОНСУЛЬТАЦИИ / СТАТЬИ

СПОСОБ ОЦЕНКИ ФАКТИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ ПРИВЕДЁННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

Н.С ГУРЬЯНОВ, зам. директора ООО "САХАСТРОЙМЕХАНИЗАЦИЯ",
аспирант Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета

Наиболее важным среди энергосберегающих характеристик здания является показатель теплозащиты наружных ограждающих конструкций, к которому относится приведённое сопротивление теплопередаче. Способы его определения основаны на лабораторных испытаниях образцов материалов, либо фрагментов строительных конструкций в климатических камерах, либо исследования проводятся непосредственно в натурных условиях эксплуатации здания.

Лабораторные исследования являются весьма дорогостоящими и требуют длительного времени, к тому же их результаты не характеризуют с достаточной достоверностью теплозащитные свойства реального объекта. Натурные исследования наиболее полно отражают фактические теплотехнические характеристики наружных ограждающих конструкций, поскольку проводятся в конкретных климатических условиях на реально существующих объектах.

В качестве государственного стандарта, устанавливающего методы определения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, в натурных (эксплуатационных) зимних условиях используется ГОСТ 26254-84 "Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций".

Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в натурных условиях эксплуатации позволяет количественно оценить теплотехнические качества ограждающих конструкций зданий и сооружений и проверить их соответствие нормативным требованиям, установленным согласно СНиП 11-3-79, определить реальные потери тепла через наружные ограждающие конструкции.

Методы определения сопротивления теплопередаче в натурных условиях эксплуатации зданий основаны на создании в ограждающей конструкции условий стационарного теплообмена и измерении температуры внутреннего и наружного воздуха, температуры поверхностей ограждающей конструкции, а также плотности теплового потока, проходящего через неё, по которым вычисляют соответствующие искомые величины по формулам (1-4).

Сопротивление теплопередаче R₀ для термически однородной зоны ограждающей конструкции вычисляют по формуле:

R_0i = R_Bi + R_Ki + R_Hi = (t_Bi - τ_Bi) / q_фi + (τ_Bi - τ_Hi) / q_фi - (τ_Bi - t_Hi) / q_фi, (1)

где:

R_Bi и R_Hi - соответственно сопротивления тепловосприятия и теплоотдаче внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, (м² x °С)/Вт;

R_Ki - термическое сопротивление однородной зоны ограждающей конструкции, (м² x °С)/Вт;

t_Bi и t_Hi - средние за расчётный период измерений значения температур, соответственно, внутреннего и наружного воздуха, °С;

τ_Bi и τ_Hi - средние за расчетный период измерения значения температур, соответственно, внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, °С;

q_фi - средняя за расчётный период измерения фактическая плотность теплового потока, проходящего через характерную зону, Вт/м².

Практика проведения натурных исследований показала, что определить температуру наружной поверхности ограждающей конструкции непосредственно в точках, соответствующих местам установки преобразователя плотности теплового потока на внутренней поверхности ограждения, в большинстве случаев, невозможно. Обусловлено это несколькими причинами:

- технически сложно измерить температуру наружной поверхности ограждения бесконтактным термометром (пирометром) выше второго этажа здания;

- невозможно правильно установить на наружной поверхности ограждающей конструкции точку для замера температуры, которая соответствует месту установки преобразователя плотности теплового потока на внутренней поверхности ограждения;

- применение различных фасадных систем отделки зданий ("сайдинг", на весной вентилируемый фасад) не только сглаживает температурные аномалии, возникающие на наружной поверхности ограждения, но и даёт значительную погрешность в определении абсолютного значения температуры.

Учитывая эти особенности, ГОСТ 26254-84 рекомендует при невозможности определения температуры наружной поверхности ограждения, для определения сопротивления теплопередаче R₀, использовать формулу:

R₀ = (t_B - t_H) / q^ср_изм, (2)

где:

t_B, t_H- средняя температура, соответственно, внутреннего и наружного воздуха в период испытаний, °С;

q^ср_изм - средняя измеренная плотность теплового потока, проходящего через ограждение, Вт/м³.

Приведённое сопротивление теплопередаче R^пр₀ определяют для ограждающих конструкций, имеющих неоднородные участки (стыки, теплопроводные включения и т. д.) и соответствующую им неравномерность температуры поверхности, R"P0 вычисляют по формуле:

R^пр₀ = F / [&sum(F_i / R_0i)], (3)

где:

F - площадь испытываемой ограждающей конструкции, м²;

&sum(F_i - площадь характерной изотермической зоны, м²;

R_0i - сопротивление теплопередаче характерной зоны, (м² x °С)/Вт, определяемое по формуле (1) или (2).

Допускается сопротивление теплопередаче характерных зон R_0i вычислять по формуле:

R_0i = (t_B - t_H) / α_B (t_B - τ_B), (4)

где:

t_B, t_H, τ_B - тоже, что в формуле (1),

α_B - коэффициент тепловосприятия у внутренней поверхности наружного ограждения, Вт/(м² x °С).

Таким образом, ГОСТ 26254-84 регламентирует два способа вычисления приведённого сопротивления теплопередаче наружного ограждения:

1. Контактный способ заключается в определении величины плотности теплового потока, проходящего через наружное ограждение. В этом случае преобразователи тепловых потоков не менее чем два раза располагаются в центре термически однородных зон фрагментов ограждающей конструкции, равномерной по температуре поверхности и, соответственно, имеющей одинаковый цвет на термограмме. Далее, согласно формулам, приведённым в ГОСТе, исходя из средней зафиксированной температуры наружного и внутреннего воздуха и средней плотности теплового потока, проходящего через наружное ограждение, вычисляется приведённое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.

При расчёте величины приведённого сопротивления теплопередаче основная трудность заключается в определении площади термически однородных зон фрагментов наружного ограждения, имеющих одинаковый цвет на термограмме. Трудности возникают и при установке преобразователя теплового потока на поверхности наружного ограждения, поскольку в большинстве случаев наиболее "холодная" цветовая зона имеет небольшие размеры и весьма "размытые" границы. Какие-либо рекомендации, касающиеся данных проблем, в ГОСТ 26254-84 и в другой методической литературе отсутствуют.

2. Бесконтактный способ основан на измерении температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции портативным компьютерным термографом. По рекомендации автора к программному обеспечению "IRTIS" были добавлены дополнительные функции, позволяющие автоматически вычислять приведённое сопротивление теплопередаче наружной ограждающей конструкции. При расчёте используются уравнения (3} и (4), извлечённые из ГОСТ 26254-84. По уравнению (4), исходя из средних зафиксированных температур наружного и внутреннего воздуха и установленного коэффициента тепловосприятия у внутренней поверхности ограждающей конструкции, портативный термограф в каждой точке термограммы определяет сопротивление теплопередаче наружного ограждения. Например, чувствительность портативного термографа "IRTIS-200" такова, что температура поверхности фиксируется с точностью до 0,05°С в 65536 точках на одном термоизображении (разрешение кадра 256x256).

В этом случае уравнение (3), принимает следующий вид:

R^пр₀ = N / [¹&sum_N(1 / R_0N)], (5)

где:

N - количество точек, из которых состоит термоизображение;

R_0N - сопротивление теплопередаче, вычисленное по уравнению (4) в каждой точке термоизображения, (м² x °С)/Вт;

1 - размеры одной точки.

Выделяя на термоизображении одну точку, можно определить сопротивление теплопередаче характерной цветовой зоны. В этом случае уравнение (5) принимает вид

R^пр₀ = N / [¹&sum_N(1 / R₀)] = R₀, (6)

Например, на внутреннем термоизображении трёхслойной стеновой панели с утеплителем (см. рис. 1) установлено сопротивление теплопередаче в одной точке цветовой зоны, имеющей красный цвет (точками Т1-Т4 показана температура внутренней поверхности наружного ограждения).

Рис. 1. Распределение температурных полей по внутренней поверхности трёхслойной керамзитобетонной стеновой панели с пенополистирольным утеплителем

С учётом уравнения (4) уравнение (5) примет следующий вид

R^пр₀ = N / {α_B / (t_B - t_H) x [(t_B - &tau_B(1)) + (t_B - &tau_B(2)) + ... + (t_B - &tau_B(N))]}, (7)

где:

N - разрешение кадра (количество точек на одном термоизображении);

t_B, t_H, α_B -тоже, что в формуле (4);

&tau_B(1), &tau_B(2), &tau_B(N) - температуры поверхности наружного ограждения (определяются портативным термографом в каждой точке термоизображения), °С.

Методика определения приведённого сопротивления теплопередаче наружного ограждения автоматизированным бесконтактным способом заключается в следующем (см. рис. 2):

Рис. 2. Последовательность и обработка результатов термографирования автоматизированным бесконтактным способом

1. Обследуемые ограждающие конструкции разбиваются на участки (например, на рис. 2 их шесть), удобные для термографирования, с тем, чтобы при последующей обработке можно было воспроизвести целостную картину наружного ограждения.

2. Последовательная тепловизионная съемка каждого участка даёт изображение, показанное на рис. 2 пунктирной линией с N-ым количеством точек.

3. Выделив на термограмме участок с соответствующим количеством точек (например, на рис. 2, участок показан зелёным цветом), вводятся исходные данные, необходимые для вычисления приведённого сопротивления теплопередаче R₀₍₁₎^ПР: температуры внутреннего и наружного воздуха и коэффициент тепловосприятия у внутренней поверхности.

4. ЭВМ для каждого участка вычисляет приведённое сопротивление теплопередаче: R₀₍₁₎^ПР, R₀₍₁₎^ПР,..., R₀₍₆₎^ПР

5. Приведённое сопротивление теплопередаче всего наружного ограждения определяется следующим образом:

[R₀₍₁₎^ПР + R₀₍₂₎^ПР + ... + R_0(N)^ПР] / n, (8)

где:

n - количество участков, удобных для термографирования.

Например, на рис. 3 установлено приведённое сопротивление теплопередаче правой половины наружной стены (расчётный участок выделен рамкой). При проведении натурных исследований фактических теплотехнических характеристик наружного ограждения [школа-интернат, с. Иенгра, г, Нерюнгри, Республика Саха (Якутия)], показанного на рис. 3, зафиксирована средняя температура внутреннего воздуха: 15,6°С, наружного: - 23,3°С, коэффициент тепловосприятия у внутренней поверхности принят равным 8,7 Вт /(м² x °С).

В заключение стоит заметить, что применение портативного термографа при проведении натурных исследований даёт возможность не только устанавливать фактический уровень теплозащиты здания, но и позволяет контролировать тепловое состояние строительных конструкций, выявлять различного рода нарушения однородности их структуры, приводящие к изменению процессов теплообмена тел с окружающей средой.

Рис. 3. Распределение температурных полей по внутренней поверхности наружной стены, имеющей площадь 8 м²

Версия для печати || В начало || На главную